基于S7-1200PLC和KlNGVlEW的矿井排水泵监控系统设计

胡天让

（甘肃畜牧工程职业技术学院，甘肃 武威 733006）

矿井排水系统可靠运行是保证矿井安全生产的基础。目前，许多矿井的排水系统电路是以继电控制器电路为主，电路结构复杂、故障率高、可靠性差，操作人员的工作强度大。为了切实提高矿井排水系统的可靠性，减轻操作人员的工作负荷，设计由PLC为主要控制器的控制系统意义重大[1]。西门子公司最新研发的新一代小型控制器S7-1200系列PLC以其强大的数据处理能力高效便捷的通信方式迅速在自动化领域得到广泛的应用。

1 系统硬件设计

1.1 系统功能分析

系统的下位机主要功能是根据矿井中水量的多少及时控制与调整水泵的起停操作并且控制水泵的运行状态。除此系统还需要具备故障模式下的手动调节控制等功能[2]。系统的上位机主要功能是水泵运行的状态信息与远程监视控制设备的运行状态。

1.2 系统主要器件选型

此系统的主要核心器件是S7-1200PLC，结合系统的硬件的数字量输出输入端口和模拟量的输出输入端口以，故系统硬件选择以CPU1214C AC/DC/RLY为核心控制器，此控制器本体有14路输入10路输出。

1.3 系统通讯选择

S7-1200PLC通讯的最大优点就是其本体上集成了一个非常实用的PROFINET通信接口，支持基于TCP/IP的通信和以太网标准。S7-1200PLC的PROFINET接口有两种网络连接方法：网络连接和直接连接。直接连接S7-1200PLC只能与一台编程设备或者HMI实现通信。由于此系统中S7-1200PLC与多台设备连接，故只能采用网络连接。网络连接需要使用以太网交换机来实现，西门子公司的CSM1277模块是由4口交换机组成的。系统的整体硬件结构如下图1所示。

图1 系统硬件结构组成框图

2 软件设计

矿井排水监控系统软件设计部分主要包括上位机系统软件部分和下位机软件部分设计。

2.1 下位机软件部分设计

S7-1200PLC的编程环境是STEP7 Basic V10.5，内部集成了WICC flexible Basic，提供了组建常用工业控制工程的组态框架，可以对S7-1200PLC和HMI精简系列面板进行高效组态。

通过组态硬件设备及网络可以很便捷的搭建矿井排水系统的整个硬件系统，其组态具有可视化等优点，并且可以在线监视项目、查看设备的属性，修改系统和时钟存贮器并且可以调用变量存贮器。软件提供了丰富的调试和诊断工具，可以使用监视表格等。

图2 矿井排水泵监控系统

下位机主要采集的信号由系统的启动/停止信号以及矿井水位的高低信号、泵的故障信号等，以数字量信号为主，可以借用经验法等传统方法进行编程。输出信号为驱动各接触器的数字信号，主要是完成对交流接触器的控制以及各种状态信号指示。

2.2 上位机软件部分设计

上位机软件主要由KINGVIEW开发。KINGVIEW是北京亚控公司开发的一款功能强大易于操作的工业控制通用监控软件。在此系统中主要监视的信号有矿井下两台泵的运行状况，以及操作信号指示等，主要由本地/远程操作信号、自动/手动操作模式确认信号、一号泵、二号泵工作状态指示等信号组成，如图2所示。

3 结语

基于S7-1200PLC和KINGVIEW的矿井排水泵监控系统，以S7-1200PLC作为核心控制单元，具有可靠性高、故障率低等显著优势。通过KINVGIEW组态软件可远程控制矿井抽水泵的运行状态极大的提高了矿井排水系统的工作效率。现场测试情况表明，系统稳定性高可靠性强达到了预期的设计目标。